BIOFUTUR 314• OCTOBRE 2010 L’analyse fonctionnelle des gènes associés aux réponses de plantes
à des stimuli environnementaux est possible par l’analyse phéno- typique de mutants ou de variants naturels, mais elle nécessite l’étude simultanée de très nombreux individus. Ce phénotypage est souvent complexe car les caractères concernés (croissance ou élongation par exemple) sont quantitatifs. Ces analyses nécessi- tent donc à la fois un contrôle extrêmement précis des paramètres environnementaux et de leurs variations, et une automatisation des mesures des caractéristiques phénotypiques.
L’Inra de Montpellier a développé un outil (PHENOPSIS) princi- palement dédié à l’étude de l’effet du stress hydrique chez Arabidopsis thaliana. La plate-forme est composée de trois auto- mates permettant de peser, irriguer et photographier à intervalles réguliers environ 500 plantes simultanément. Des caméras opé- rationnelles dans le spectre visible permettent de suivre leur crois- sance et des caméras infrarouge de mesurer leur température foliaire. Les photographies obtenues sont ensuite analysées par un logiciel. Le même laboratoire a développé la plate-forme PHENO- DYN de mesure de la vitesse d’élongation foliaire et de la trans- piration de plus de 400 plants de céréales (maïs, riz) en parallèle.
Dans ces deux installations, les données sont enregistrées auto- matiquement et stockées dans des bases de données, consultables sur internet pour des suivis en direct des expériences.
L’institut Jean-Pierre Bourgin de l’Inra de Versailles héberge un automate qui permet la culture de plus de 700 plants d’A. thaliana sur des supports en mouvement afin de procurer aux plantes un environnement moyen homogène. Une station de mesure équipée de caméras permet de déterminer les paramètres développemen- taux et physiologiques des plantes.
Aux cotés de ces installations déjà opérationnelles, d’autres pro- jets sont en développement.
•Une plate-forme de phénotypage à haut débit est en cours de construction par L’Inra sur le Grand campus dijonnais. Cette ins- tallation, basée sur la technologie de l’entreprise allemande Lemnatec, dans laquelle les plantes se déplacent en permanence sur un convoyeur, permettra la caractérisation phénotypique de plusieurs espèces dont Medicago truncatulaet A. thaliana. Elle présentera l’originalité de pouvoir analyser les relations plante-
micro-organismes symbiotiques et pathogènes aux niveaux raci- naire et aérien sur un nombre important d’individus, ce qui en fera un outil unique en Europe.
•Le projet DIAPHEN développé par l’Inra de Montpellier vise à mettre au point des méthodes de phénotypages utilisables en plein champ sur des espèces de grande culture. Le prototype actuel est un sys- tème porté sur tracteur, instrumenté d’appareils photographiques et de spectromètres pilotés par informatique.
•La plate-forme PHENOARCH, basée sur la technologie de Lemnatec, sera implantée à l’Inra de Montpellier avec pour objec- tif de réaliser des mesures à haut débit sur 1 650 plantes.
L’architecture 3D aérienne, la croissance aérienne et souterraine, la transpiration et l’interception lumineuse seront mesurées chez des plantes d’intérêt (maïs, riz, vigne, arbres fruitiers…).
•Le projet PHENOTIC porté par l’université d’Angers comporte plu- sieurs volets dont le phénotypage sur des semences et des plan- tules de plantes modèles (M. truncatulaet A. thaliana) et d’intérêt économique.
•Le projet IMAPLANT développé au sein de la plate-forme de phyto- technologie du CEA de Cadarache vise à concevoir des automates de culture qui permettront le phénotypage par imagerie visible, infra- rouge et de fluorescence de la croissance, de la température foliaire et de l’activité photosynthétique d’environ 160 plants d’Arabidopsis thaliana. L’homogénéité spatiale de ces paramètres sera en parti- culier facilitée par l’utilisation de LED pour l’éclairage. l
Michel Péan
CEA Cadarache
Zoom
Les plates-formes de
phénotypage des plantes
© T. SIMONNEAU
45 Mesure automatisée de l’élongation foliaire sous déficit
hydrique chez de jeunes plants de maïs sur la plate-forme PHENODYN du laboratoire LEPSE, à l’Inra de Montpellier.
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